卫星环境智能监控系统设计

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卫星环境控制的主要任务是确保卫星在发射场测试期间,始终工作在符合卫星要求的温度、湿度、洁净度、振动等环境之中。因此,卫星环境控制是西昌卫星发射中心的重点研究课题,提高卫星环境控制的智能化水平和能力,对于确保卫星质量、延长卫星工作寿命、增强我国在国际航天市场承揽卫星商业发射的竞争能力,有着重要意义。本文分析了卫星在发射场不同阶段对环境的要求,以及目前发射场卫星环境控制系统的现状及存在的问题,提出应用模糊逻辑控制理论,设计新的卫星环境控制系统的思路及具体设计方法,本文的重点是卫星环境的智能控制系统设计和模拟仿真,实现卫星环境智能控制的基本途径是设计基于模糊逻辑的卫星环境模糊逻辑控制器。本文的内容主要分为三大部分,第一部分论述并分析了卫星在发射场的工作环境特点,以及影响卫星环境的主要因素,明确了卫星环境控制的任务和特点,根据卫星环境控制工艺流程,提出了卫星环境控制系统的模型,确定了卫星环境控制系统的控制策略。第二部分的重点是设计卫星环境控制系统的模糊逻辑控制器。首先,设计了模糊控制器的系统结构,采用单变量二维结构设计卫星模糊逻辑控制器,既考虑误差同时也考虑误差变化率,改善了控制系统的特性。其次,选定了输入输出变量及其论域,并采用适当的隶属度函数将其模糊化。第三,总结了长期从事卫星环境控制工作的领域专家和操作人员的知识和经验,制定出56条温度控制规则。用产生式规则表示领域专家的知识和经验,准确详细的表达了专家的控制思想,使模糊逻辑控制器能够真实的反映领域专家的水平,具有人工智能的特性。第四,根据模糊推理原理设计了卫星环境控制模糊推理机。第五,求解控制输出和模糊控制表。采用模糊逻辑控制表的方法,解决了模糊控制器实时计算量大,速度慢与卫星环境控制实时性要求高的矛盾。第三部分主要对设计的卫星环境模糊逻辑控制系统进行模拟仿真。以MATLAB为仿真平台,重点分析模糊控制系统的动态特性,验证卫星环境模糊控制系统的隶属度函数、控制规则是否合适,系统设计是否合理,并在模拟仿真过程中优化系统参数。并将模糊控制器与PID控制器的动态特性进行了比较,证实了模糊控制器较PID控制器有更好的动态控制特性和鲁棒性,特别适合在航天器发射场控制系统中应用。
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